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吸气式高超声速飞行器纵向机动飞行的鲁棒线性变参数控制
  • ISSN号:1000-1328
  • 期刊名称:《宇航学报》
  • 时间:0
  • 分类:V249.1[航空宇航科学与技术—飞行器设计;航空宇航科学技术]
  • 作者机构:[1]哈尔滨工业大学控制理论与制导技术研究中心,哈尔滨150001
  • 相关基金:国家自然科学基金重大研究计划培育项目(90916005)
中文摘要:

针对一个吸气式高超声速飞行器模型,研究了其鲁棒变增益控制问题。为处理对建模误差的鲁棒性问题,将标准的线性变参数(Linear Parameter-Varying)控制算法扩展到对参数和动态不确定性具有结构摄动的鲁棒性框架内。基于对建模不确定性的积分二次型约束(Integral Quadratic Constraint)刻画,以定标的线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequality)形式给出了其鲁棒控制算法。考虑到描述飞行器动态数值非线性模型的复杂性,建立了其解析形式的曲线拟合模型。基于此解析模型,推导了LPV模型用于控制设计和开环分析。设计了以动压和马赫数为增益变量的飞行控制系统。控制器设计将LPV控制器和变增益比例积分补偿器组合成内外环结构,实现了姿态稳定性和精确的轨迹跟踪性能。非线性仿真结果证实了算法和应用的有效性。

英文摘要:

This paper addressed issues related to robust gain-scheduling control for a model of an air-breathing hypersonic vehicle. For dealing with the robustness problem with respect to modeling error,the standard control problem for linear parameter-varying (LPV) systems is extended to robustness framework with structural perturbation of parametric and dynamic uncertainties. Based on the characterization of modeling uncertainties via integral quadratic constraints (IQC),a robust control algorithm is presented in terms of scaled linear matrix inequalities (LMI). Because of the complexity of the numerical nonlinear model of the vehicle dynamics,a curve-fitted model in closed form is created. Based on the analytical model,a LPV model is derived for control design and open-loop analysis. A flight control system that takes dynamic pressure and Mach number as gain variables is designed. The controller design combines a robust LPV controller with a gain-scheduled proportional-integral compensator to constitute an inner/outer loop structure,thus achieving attitude stability and accurate trajectory tracking performance. Nonlinear simulation results are presented to demonstrate effectiveness of the algorithm and its application.

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期刊信息
  • 《宇航学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国宇航学会
  • 主编:杜善义
  • 地址:北京市海淀区阜成路8号主楼306
  • 邮编:100048
  • 邮箱:yhxb@vip.163.com
  • 电话:010-68768614 68767316
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-1328
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2053/V
  • 邮发代号:2-167
  • 获奖情况:
  • 2006、2011年百种中国杰出学术期刊,2007年中国科协精品科技期刊工程,2006-2008年中国科技期刊优秀学术论文奖,2011年《中国精品科技期刊》称号
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:17670